“天气学分析基础”教学体会

贾建颖 邓伟涛

(南京信息工程大学 大气科学学院，江苏 南京 210044)

“天气学分析”是大气科学专业学生学习的重要主干课程之一，它与“天气学原理”“中国天气”同时开设，是大气科学学科学生专业必修的基础课程之一。南京信息工程大学大气科学学院作为我国大气科学高等教育的生力军一直非常重视对学生专业理论知识和实践动手能力的培养，曾为中国气象事业培养出大量的优秀人材。其中，“天气分析”课程的开设是该校的特色之一。

南京信息工程大学大气科学学院根据天气学分析的特色，结合“天气学原理”和“中国天气”课程的安排将天气学分析分成“天气学基础分析”和“典型天气过程分析”两门课程，这样能让学生循序渐进、由浅入深地理解并掌握天气学分析规范和天气过程分析中的难点，为进一步天气生产实习奠定坚实的基础。本文主要根据天气学分析中“天气学分析基础”的特色及学生刚刚接触专业知识的特点对“天气学分析基础”课程进行初步的探讨和分析。

1 从主观上重视课程

随着现代科学技术的高速发展，气象工作充斥着越来越多的气象数值产品和各种雷达卫星的资料。上个世纪末期，一套与920 工程(气象卫星综合应用业务系统)相配套、支持人机交互的短期天气预报制作数值系统——气象信息综合分析处理系统(MICAPS，Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System)在全国各省、市和地县气象台普及投入使用。这套系统功能强大，能够提供大量数据图表及数值预报产品，预报员可以直接用计算机检索所需资料包括各种天气图表、数据图形等［1］，人工画图逐渐被电子自动成图所代替。天气预报员们可以从过去繁重的天气图画图工作中解放出来，利用现成的气象数值产品参考更多的气象资料对天气的发展演变做出正确的判断，并对公众发布较为准确的短期天气预报产品。在这种趋势下，全国除了中央气象台和省级气象台仍然保留人工画图外，大多数气象台站逐步取消了人工天气绘图分析。

在这种时代背景下，在校学生甚至有些教师认为“天气学分析”成为可有可无的实践课，不再受到重视。然而，计算机毕竟是电脑，它至今仍然无法代替人类大脑的主观快速反应，对正确和错误做出的判断，以及天气预报员在长期工作积累中产生的对天气发展的预报直觉。在发生重大天气转折时，数值预报产品的预报会发生很大偏差，需要天气预报员做出正确的判断和识别，尤其是对于局地的天气预报更是如此。这时就需要预报员有坚实的基础业务技能，手工绘图就是基础中的基础。在手工绘图过程中，预报员需要仔细分析各种资料，把握全局，也只有通过这种训练才能对各气象要素的变化作出敏感的反应。正如特工人员要经过很多简单枯燥的基础技能训练一样，在面临突发状况时，才能做出准确判断和反应。

这些年的实践证明，在校大学生相较以前，专业技能整体出现下滑趋势，这和对“天气学分析”重视程度有着密切的关系。基于这种情况，很多气象台站又开始恢复天气图的绘制，并配合MICAPS 系统共同完成天气预报工作。

2 积极备课，做到有的放矢

“天气学分析基础”也叫天气学分析I(1)(以往的课程名称)，是一门大气科学学生实践的入门课程，它要求教师对天气分析的基本规定熟练掌握，吃透课程中的重点和难点。

例如，锋面分析是这个课程的重点也是难点，即便对一个有丰富经验的预报员来说，锋面的准确确定也是难点之一。这时，就需要教师深刻认识锋面在中纬度地区的重要意义、主要特征和复杂性。锋面是中纬度天气斜压性最生动的体现。天气图上温度水平梯度大而窄的区域，如果它又随高度向冷区倾斜，这样的等温线密集带通常称为锋区。所谓锋区，就是密度不同的两个气团之间的过渡区。锋区的水平宽度约为几十公里到几百公里，一般是上宽下窄。在天气图上由于比例尺小，锋区的宽度表示不出来，可把它看作空间的一个面，称为锋面［2］。锋面是温度水平梯度比较大的区域，斜压性强，有利于垂直环流的发展与能量的转换，因而锋面附近常有比较强烈的天气变化和气压系统的发生和发展，由此可见，锋区或锋面两侧的气象要素会有很大差异。在高空等压面图上只要正确掌握温度记录的分析判断，要正确分析高空锋区并不困难。由于地面气象要素受到局地下垫面特征的影响，锋面附件的气象要素场特征就没有那么明显［3］。这样，地面锋面(锋线)的确定变得比较困难。因此，任课教师在上课前就要认真备课，熟练掌握锋面附近各个气象要素的特点，深入地理解一些由于海陆分布、特殊地形、日变化等因素造成的锋面不明显特征。这样在课堂教学过程中才能有的放矢，突出重点，引起学生高度重视，加深学生对其的掌握和理解。

3 激发学习兴趣，充分调动学生的积极性

“天气学分析基础”这门课程面对的是刚刚接触专业课技能训练的学生，这些学生已经有了一定的理论基础，但对真正的天气学本身并没有一个直观和深刻的认识。对于基础理论的认识也只限于课本上，很多概念一知半解，很多学生为了应付考试只是生记硬背。基于这些特点，作为这门课程的教师就要做到逐步帮助学生建立对天气运动的三维立体图像。从这一特点来说，教师可以充分调动学生们对学习这门入门课程的积极性，激发他们的学习兴趣，使他们对理论知识在实践中有真切的感受和较深的认识。

首先，在上课前，教师可以讲解一下气象学的发展历史，让学生们在历史中了解这门课程的重要性。天气学的发展可以最早追溯到人类的文明史，人类从开始以来就要为了生存与大自然进行抗争。天气气候的变化在人类的发展史上占有至关重要的地位。一次大的气候变化就有可能导致地球上不同物种发展。人类在早在很早以前就关注天气的变化，尤其有了农业的文明史以来，天气的发展对文明发展更是非常重要。我国人民早就根据长期的经验积累总结出很多天气谚语，比如，寒露霜降麦归土;菊花开，麦出来;东风急，备斗笠。

还有，战争史上利用天气变化来决定胜负的例子也是很多的。中国历史上有诸葛亮的借东风。在世界历史上，非常著名的第二次世界大战中诺曼底登陆对全世界的战争格局发生着关键的变化。1944年6月4日，盟军集中45 个师，1万架飞机，几千艘舰船，即将开始诺曼底登陆作战。负责大西洋上天气预报的气象船和气象飞机发来了令人沮丧的消息:随后三天英吉利海峡将在低压槽控制下，舰船出航十分危险。盟军统帅艾森豪威尔将军面对风高浪急的海峡一筹莫展，不得不把进攻的时间推迟。盟军司令部里的空气显得异常压抑，各军兵种的高级军官们都知道，登陆发起日对天气的要求非常苛刻，而1944年的6月只有几天才能满足这种要求。正在大家愁眉紧锁的时候，盟军联合气象组负责人、气象学家斯塔格提出一份预报:有一个冷峰正在向英吉利海峡移动，而在冷峰过去和低压槽到来之前，可能有一段较好的天气，这一天可能是6月6日。当晚，联合气象组对6日的天气又作了更为详细的预报:上午晴，夜间转阴。这种天气虽不很理想，但起码满足了登陆的基本条件。兵家最忌犹豫不决。面对着这确实的天气预报，绝不能错失良机，盟军统帅当即拍板定案:6月6日为登陆作战的发起日。正是这果断的选择，使这次登陆战役大获全胜。德军的气象人员没有预报出6日的短暂好天气，认为法国西部地区连续数日将会是暴风雨的天气，使得德军统帅部判断盟军不可能在这样恶劣的天气发起进攻。德军西线司令官隆美尔对部下交待说:“天气恶劣，可以考虑休整一下。”而他自己于5日早晨回国，去庆贺他夫人的生日了。因此，德军在诺曼底地区放松了戒备，甚至连一些例行的飞机、舰艇的巡逻也都被取消了，使得盟军诺曼底登陆一举成功(来自网络)。

其次，提出一些简单的天气原理的基本理论知识和概念，引导学生思考在实际工作中这些知识和概念是如何体现的，这样就有效地把理论知识和实践结合起来，激发学生的好奇心，调动他们的学习积极性。

4 培养天气分析的良好习惯

在刚接触这门课程时，培养学生在天气图分析中的良好习惯也是非常重要的。

第一，良好习惯的形成对未来工作会带来很多的便利。例如，刚分析天气图时，我们强调画图要从图的右边起笔，从上到下或者从下向上进行分析。这样习惯的培养是因为，对于我们大部分人来说习惯用右手，分析时，眼睛始终盯着记录的前方，手随眼睛的移动而动，不会遮挡视线。一旦熟悉这种方式后，以后工作就会大大地加快分析速度。

第二，良好的分析习惯可以让分析者正确地了解整个天气发展的趋势。大气存在于地球表面的流体，它遵循着流体动力学的基本运动法则，所以，在一开始分析天气图时，就应该培养学生们一个整体观念，而良好习惯的养成对这种整体观念的建立很有帮助。比如，当我们分析一张地面天气图时，首先要大概了解一下上一时刻整体天气系统的分布状况，然后，再从大局来观察一下整个天气系统的分布，随后再着手分析细节。

第三，良好习惯的形成也可以尽量避免一些天气分析中的失误。在一开始接触天气分析的专业培训时，良好习惯的养成可以减少很多可能发生的失误。比如，在分析地面天气图时，应该先分析天气区、三小时等压线，然后才是海平面的等压线分析，最后再来确定锋面。这样的分析顺序会尽量避免遗漏，并能很大程度提升图的美观程度。

5 根据天气学原理理解规范

在天气图分析时有很多规范需要遵循，这些规范是经过长期工作的积累逐渐形成的，有着深刻的理论意义。比如，我们在标识高压中心时，就要遵循准地转的原则，因为我们所关注的中高纬天气的运动基本遵循着准地转的运动。因此就要注意，根据准地转原理，高压要标在风向的左边，而低压要标在风向的右边，这就是我们通常所说的“高压在左，低压在右”。

等压线应该尽量保持平滑，除非有可靠的记录，等压结应尽量避免小的弯曲和尖角。这是因为地球上的大气是流体，流体最基本的特点就是行动自由，无拘无束。就像液体一样，它的分布不可能形成尖角。等压线疏密变化也要分布均匀，因为流体的分布基本是均匀的。根据梯度风原则，在低压区，等压线要分析得密集一些，在高压区，分析得稀疏一些，在高压中心附近基本上应是均压区［3］。

分析等压面的目的是要了解整个大气在空间上的分布情况。等高线的走向在高空图上基本要和风向平行，这是遵循了中纬度自由大气中的准地转原则。大气在高空运动基本上是自由大气，受下垫面的影响很小。而且等高线的疏密和风速成正比，也就是说等高线密集区风速往往比较大，而等高线的稀疏区风速往往比较小。然而，由于地转偏向力，在高纬比低纬大，因此，在等压面上同样的高度梯度，极区和高纬度地区的风速比中纬度地区要小一些，而在较低纬度地区风速要比中纬度地区要大一些。

6 学生作业的批改和反馈

“天气学分析”是注重理论和实践相结合的一门课程。所以，对学生动手能力要求高一些，要求学生在实践的基础上能深刻体会理论知识，可以说是天气学所有知识的综合体现。因此，对学生的作业情况要及时了解和掌握。从学生的作业情况能够知道学生学习和掌握业务技能的程度，哪些地方存在薄弱环节，并在课堂上给以指正。一些经常范的错误，要反复强调，要告诉学生错在哪里、为什么错。经过这样长期的训练，学生们对一些规范和原理就会形成很鲜明的印象，为将来的工作奠定良好的基础。

7 结语

“天气学分析基础”是南京信息工程大学大气科学专业学生必修的主要课程之一，此外，它还是一门学生业务技能培养的入门课程，在学生整个学习生涯中占着举足轻重的地位。所以，在学生刚接触大气科学专业业务时，激发学生对大气科学的热爱，培养学生良好的工作习惯是非常重要的。一味地告诉他们一些天气规范就会显得枯燥无味，要让学生们知其然，更要知其所以然，并在动手的过程中不断加深对天气学原理理论的认识，让知识从实践中来，并回到实践中去。

［1］苗春生，梁汉明，李文源，等． 短期天气综合分析与预报［M］．南京:自编教材，1998:29—32．

［2］朱乾根，林锦瑞，寿绍文，唐东升． 天气学原理与方法［M］．北京:气象出版社，1992:62．

［3］寿绍文，励申申，王善华，等．天气学分析［M］．北京:气象出版社，2002:16—18．